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基于IWOA-Transformer的磨煤机故障预警

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动力工程学报 2024年第6期44卷 939-946页

作者：罗毅段明达华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

提出了一种基于改进鲸鱼算法优化Transformer网络超参数(IWOA-Transformer)的故障预警方法。该方法利用非线性收敛系数和高斯变异对鲸鱼算法(WOA)进行改进,以提高WOA的收敛速度和避免其陷入局部最优;再采用改进鲸鱼算法(IWOA)优化Transf... 详细信息

提出了一种基于改进鲸鱼算法优化Transformer网络超参数(IWOA-Transformer)的故障预警方法。该方法利用非线性收敛系数和高斯变异对鲸鱼算法(WOA)进行改进,以提高WOA的收敛速度和避免其陷入局部最优;再采用改进鲸鱼算法(IWOA)优化Transformer的超参数,建立磨煤机故障预警模型;然后,通过预测值和实际值的相似度函数确定自适应阈值,结合专家系统判断故障类型并提出解决方案,实现磨煤机故障预警;最后,以某350 MW热电机组中速磨煤机为例进行故障预警试验。结果表明:所提IWOA-Transformer模型可显著提高预警速度和准确率,具有工程实用价值。

关键词： Transformer神经网络鲸鱼优化算法磨煤机故障预警专家系统

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面向电力设备缺陷检测的多模态层次化分类

中国图象图形学报 2024年第7期29卷 2011-2023页

作者：白艳峰王立彪高卫东马应龙华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

目的电力设备的状态检测和故障维护是保障电力系统正常运行的重要基础。针对目前多数变电站存在电力设备缺陷类型复杂且现有的单分类缺陷检测方法无法满足电力设备的多标签分类缺陷检测需求的问题,提出一种面向电力设备缺陷检测的多模... 详细信息

目的电力设备的状态检测和故障维护是保障电力系统正常运行的重要基础。针对目前多数变电站存在电力设备缺陷类型复杂且现有的单分类缺陷检测方法无法满足电力设备的多标签分类缺陷检测需求的问题,提出一种面向电力设备缺陷检测的多模态层次化分类方法。方法首先采集来自多个变电站的电力设备缺陷图像并进行人工标注、数据增强及归一化等预处理,构建了一个具有层次标签结构的电力设备缺陷图像数据集。然后提出一种基于多模态特征融合的层次化分类模型,采用ResNet50网络对图像进行特征提取,利用区域生成网络对目标进行定位以及前景、背景预测;为避免对区域生成网络生成的位置坐标进行量化时引入误差,进一步采用ROI Align(region of interest align)方法连续操作,生成位置坐标。最后采用层次化分类,将父类别标签嵌入到当前层目标特征表示进行逐层缺陷分类,最后一层得到最终的缺陷检测结果。结果在电力设备缺陷数据集和基准数据集上,与多标签分类电力设备缺陷检测方法和流行的常用目标检测算法进行对比实验。实验结果表明,模型对绝大部分设备缺陷类别的检测准确率最高,平均检测准确率达到86.4%,相比性能第2的模型,准确率提升了5.1%,并且在基准数据集上的平均检测准确率也提高了1.1%~3%。结论提出的电力设备缺陷检测方法充分利用设备缺陷标签的语义信息、层次结构和设备缺陷数据的图像特征,通过多模态层次化分类模型,能够提升电力设备缺陷检测的准确率。

关键词：缺陷检测图像识别层次化分类多模态特征融合标签嵌入区域特征聚集

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一种面向异构片上系统的调试器框架

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第6期51卷 119-127页

作者：唐俊龙李奕成邹望辉时洋长沙理工大学物理与电子科学学院湖南长沙410114 国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

异构片上系统具有定制化满足应用的特异性需求特点,成为多个领域内的主流解决方案.但用户在异构片上系统上进行开发需要面对多种计算资源带来的程序错误,而不同异构片上系统构建统一的调试器框架也面临巨大的挑战.针对上述问题,本文提... 详细信息

异构片上系统具有定制化满足应用的特异性需求特点,成为多个领域内的主流解决方案.但用户在异构片上系统上进行开发需要面对多种计算资源带来的程序错误,而不同异构片上系统构建统一的调试器框架也面临巨大的挑战.针对上述问题,本文提出了一种面向异构片上系统的调试器框架,该调试器框架设计了异构处理器调试器框架通用接口,开发者可以通过框架功能接口快速构建异构调试器.该框架功能丰富,通过线程切换实现了对异构多核程序的调试,也实现了异构程序性能分析等功能.该框架生成的调试器与传统硬件调试器相比,加载异构程序速度快,是读内存速率的5.5倍,是写内存速率的16.5倍,调试速度大大提高.

关键词：异构片上系统调试器异构调试多核调试性能分析

量子安全多方异或协议及其在城域网安全通信中的应用

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第3期54卷 43-54页

作者：李荟杰石润华柯唯阳贾倩倩华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

本文首先定义了一个新的隐私保护问题,即量子安全多方逻辑异或,并设计了相应的量子线路,其中多个参与者可以共同计算各自私有比特的逻辑异或.所提出的量子安全多方逻辑异或协议能够保证无条件安全,即信息论安全.在此基础上,我们设计了... 详细信息

本文首先定义了一个新的隐私保护问题,即量子安全多方逻辑异或,并设计了相应的量子线路,其中多个参与者可以共同计算各自私有比特的逻辑异或.所提出的量子安全多方逻辑异或协议能够保证无条件安全,即信息论安全.在此基础上,我们设计了一种分组策略来降低通信的复杂度,并据此提出了一种改进的量子安全多方逻辑异或协议.进而将其应用于城域网安全通信,使相距很远的用户之间可以安全传输秘密信息.最后在Qiskit中的IBM量子系统上通过电路仿真验证了所提出的量子安全多方逻辑异或协议的正确性和可行性.

关键词：量子通信网络量子电路无条件安全城域网

基于优化RDD分区的Spark并行K-means大尺度遥感图像分割

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控制与决策 2024年第5期39卷 1612-1619页

作者：李玉崔书琳赵泉华辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000

大尺度遥感图像分割对单机处理方式而言是巨大挑战. Spark平台为在单机上构建用于大数据处理的分布式计算环境提供了可能.当Spark平台内置的K-means算法用于数字图像处理时,其中的Spark Shuffle弹性分布式数据集(RDD)分区一般采用缺省设... 详细信息

大尺度遥感图像分割对单机处理方式而言是巨大挑战. Spark平台为在单机上构建用于大数据处理的分布式计算环境提供了可能.当Spark平台内置的K-means算法用于数字图像处理时,其中的Spark Shuffle弹性分布式数据集(RDD)分区一般采用缺省设置,尽管这种RDD设置简单便捷,但对大尺度图像分割任务容易造成“多分区、小数据”现象,极大影响图像分割速度.为此,采用覆盖部分上海市区的WorldView-3遥感图像为测试数据,在K-means算法初始化聚类中心阶段自定义影响RDD分区的参数***,在迭代计算阶段调用coalesce()算子减少分区数;与串行K-means算法对比验证单机处理大数据的可行性与有效性,与优化前的Spark并行K-means算法对比实现了大尺度遥感图像快速分割.实验结果表明,在K-means算法初始化聚类中心和迭代计算阶段,将RDD分区数设置在CPU核数的1~10倍,总用时由优化前的145 s缩减到97 s,尤其在初始化聚类中心阶段的时间效率上,优化后是优化前的500~1 000倍.

关键词： Spark平台单机大数据处理大尺度遥感图像 RDD优化图像分割并行K-means算法

基于改进无模型自适应控制的漂浮式海上风机转矩-变桨协调控制策略研究

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动力工程学报 2024年第4期44卷 607-615页

作者：张艳峰杨锡运王忻哲华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

针对漂浮式海上风机建模困难、频繁变桨造成的严重疲劳损伤等问题,提出一种基于改进无模型自适应控制的转矩-变桨协调控制策略。该策略不依赖漂浮式海上风机的数学模型,通过集成迭代学习控制策略改进无模型自适应控制方法,设计发电机电... 详细信息

针对漂浮式海上风机建模困难、频繁变桨造成的严重疲劳损伤等问题,提出一种基于改进无模型自适应控制的转矩-变桨协调控制策略。该策略不依赖漂浮式海上风机的数学模型,通过集成迭代学习控制策略改进无模型自适应控制方法,设计发电机电磁转矩和桨距角作为控制变量的多输入多输出控制器进行协调控制,允许非零度桨距角下风机用做动能缓冲,在平滑输出功率的同时减少变桨动作量。为证明所提出控制策略的有效性,在多种风场景下,与增益调度PI控制等方法进行了对比实验。结果表明:所提出的控制策略使漂浮式海上风机在满足发电功率平稳性的同时减缓了漂浮平台的俯仰运动,可有效降低漂浮式海上风机的疲劳载荷。

关键词：海上风电漂浮式海上风机无模型自适应控制转矩-变桨协调控制

金电极对偶氮苯分子结的结构及其电输运性质的力学调控作用

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物理学报 2024年第8期73卷 350-358页

作者：严岩孙峰羊志孔程昱葛云龙陈登辉邱帅李宗良山东师范大学物理与电子科学学院济南250358

偶氮苯分子因存在顺反两种异构体而表现出不同的电输运性质.为了揭示电极的机械作用对偶氮苯分子的几何结构以及电输运性质的影响,基于第一性原理计算研究了偶氮苯分子在电极挤压和拉伸作用下的结构变化规律,并利用非平衡格林函数方法... 详细信息

偶氮苯分子因存在顺反两种异构体而表现出不同的电输运性质.为了揭示电极的机械作用对偶氮苯分子的几何结构以及电输运性质的影响,基于第一性原理计算研究了偶氮苯分子在电极挤压和拉伸作用下的结构变化规律,并利用非平衡格林函数方法计算了偶氮苯分子结在拉伸和压缩过程中以及分子在不同形状电极之间的电输运性质.结果表明,顺式和反式偶氮苯分子在电极作用下都具有较稳定的几何结构.其中顺式偶氮苯分子在电极拉至超过反式偶氮苯分子结平衡电极距离0.1 nm时仍保持为顺式结构.而反式偶氮苯分子在电极挤压下虽然发生了弯曲,但当电极距离压缩至短于顺式偶氮苯分子结0.2 nm时,中间的C—N—N—C二面角仍然保持反式结构.在低偏压下,两电极若为平面电极,则反式偶氮苯分子的电导高于顺式偶氮苯分子;若分子连接于两锥形电极尖端,则顺式偶氮苯分子结的电导更高.特别值得关注的是两种偶氮苯分子的导电能力随电极距离的变化正好相反,顺式偶氮苯分子结的电导随电极距离拉伸而增大,反式偶氮苯分子结的电导则随电极距离的压缩而增大.偶氮苯分子结的电导在电极距离变化时最大变化幅度可达10倍以上.

关键词：分子器件偶氮苯分子结电极距离分子传感器

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CrO_(2)单层:一种兼具高居里温度和半金属特性的二维铁磁体

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物理学报 2024年第10期73卷 278-286页

作者：刘冰心李宗良山东师范大学物理与电子科学学院济南250358

半金属铁磁体在费米能级附近具有特殊的能带结构,电子极化率可高达100%,在自旋电子学领域备受关注.但是大部分铁磁半金属材料的居里温度远低于室温,这大大限制了二维铁磁半金属材料的实际应用.因此寻找具有高居里温度的半金属铁磁体是... 详细信息

半金属铁磁体在费米能级附近具有特殊的能带结构,电子极化率可高达100%,在自旋电子学领域备受关注.但是大部分铁磁半金属材料的居里温度远低于室温,这大大限制了二维铁磁半金属材料的实际应用.因此寻找具有高居里温度的半金属铁磁体是一项具有挑战性的工作.本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法,研究了过渡金属氧化物CrO_(2)单层的晶体结构、电子特性、基态磁性和铁磁相变.形成能计算、声子谱计算和分子动力学模拟表明CrO_(2)具有动力学稳定性和热稳定性,弹性常数计算表明CrO_(2)具有力学稳定性.基于GGA+U和SCAN方法的自旋极化计算表明CrO_(2)单层的磁基态是铁磁态.采用GGA+U方法计算了CrO_(2)的电子态密度和能带结构,CrO_(2)被确认为一种宽带隙的二维铁磁半金属.运用蒙特卡罗模拟方法求解Heisenberg模型,得到CrO_(2)单层是一种居里温度超过400 K的二维本征半金属铁磁体.CrO_(2)单层的高居里温度在二维铁磁材料中并不多见,在半金属材料中更为稀少,这将使它成为制备自旋电子器件和研究自旋量子效应的理想材料.

关键词：过渡金属氧化物二维铁磁半金属居里温度第一性原理

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双空间特征自适应融合的故障检测方法

控制理论与应用 2024年

作者：刘美枝孔祥玉安秋生罗家宇火箭军工程大学导弹工程学院山西大同大学物理与电子科学学院山西师范大学数学与计算机科学学院

对于大型复杂工业过程,因其结构复杂,过程变量往往呈现混合相关性,单一模型无法精确表征变量之间的混合相关性,导致故障检测中存在大量漏报或误报.针对该问题,提出一种双空间特征自适应融合的故障检测方法.首先,采用分层级联特征提取策... 详细信息

对于大型复杂工业过程,因其结构复杂,过程变量往往呈现混合相关性,单一模型无法精确表征变量之间的混合相关性,导致故障检测中存在大量漏报或误报.针对该问题,提出一种双空间特征自适应融合的故障检测方法.首先,采用分层级联特征提取策略,分别在原始数据空间和残差核空间提取高斯线性特征和非高斯非线性特征.其次,采用贝叶斯推理将不同空间的监测统计指标转换为故障概率,并设计自适应概率加权策略,进而构造总体概率统计指标以监测过程运行状态.最后,通过数值仿真和田纳西-伊仕曼过程验证所提算法的可行性和有效性.

关键词：故障检测特征提取混合相关性贝叶斯推理统计指标